Generalidad
Los nucleótidos son las moléculas orgánicas que forman los ácidos nucleicos de ADN y ARN.
Los ácidos nucleicos son macromoléculas biológicas de fundamental importancia para la supervivencia de un organismo vivo, y los nucleótidos son sus componentes básicos.
Todos los nucleótidos tienen una estructura general que incluye tres elementos moleculares: un grupo fosfato, una pentosa (es decir, un azúcar de 5 carbonos) y una base nitrogenada.
En el ADN, la pentosa es desoxirribosa; en el ARN, por otro lado, es ribosa.
La presencia de desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN representa la principal diferencia entre los nucleótidos que constituyen estos dos ácidos nucleicos.
La segunda diferencia importante se refiere a las bases nitrogenadas: los nucleótidos de ADN y ARN tienen en común solo 3 de las 4 bases nitrogenadas asociadas con ellos.
¿Qué son los nucleótidos?
Los nucleótidos son las moléculas orgánicas que constituyen los monómeros de los ácidos nucleicos de ADN y ARN.
Según otra definición, los nucleótidos son las unidades moleculares que componen los ácidos nucleicos ADN y ARN.
Los monómeros químicos y biológicos definen unidades moleculares que, al estar dispuestas en largas cadenas lineales, forman grandes moléculas (macromoléculas), más conocidas como polímeros.
Estructura general
Los nucleótidos poseen una estructura molecular que incluye tres elementos:
- Un grupo fosfato, que es un derivado del ácido fosfórico;
- Un azúcar con 5 átomos de carbono, es decir, una pentosa;
- Una base nitrogenada, que es una molécula heterocíclica aromática.
La pentosa representa el elemento central de los nucleótidos, ya que el grupo fosfato y la base nitrogenada se unen a él.
Figura: Elementos que componen un nucleótido genérico de un ácido nucleico. Como puede verse, el grupo fosfato y la base nitrogenada se unen al azúcar.
El enlace químico que une la pentosa y el grupo fosfato es un enlace fosfodiéster (o enlace fosfodiéster), mientras que el enlace químico que une la pentosa y la base nitrogenada es un enlace N-glicosídico (o enlace N-glicosídico).
¿QUÉ CARBONES DEL PENTOSO ESTÁN INVOLUCRADOS EN LOS VARIOS ENLACES?
Premisa: los químicos han pensado en numerar los carbonos que componen las moléculas orgánicas, de forma que se simplifique su estudio y descripción. Aquí, entonces, que los 5 carbonos de una pentosa se convierten en: carbono 1, carbono 2, carbono 3, carbono 4 y carbono 5. El criterio para asignar los números es bastante complejo, por lo que consideramos oportuno dejarlo fuera.
De los 5 carbonos que forman la pentosa de los nucleótidos, los implicados en los enlaces con la base nitrogenada y el grupo fosfato son, respectivamente, el carbono 1 y el carbono 5.
- Pentosa carbono 1 → enlace N-glicosídico → base de nitrógeno
- Pentosa carbono 5 → enlace fosfodiéster → grupo fosfato
LOS NUCLEÓTIDOS SON NUCLEÓSIDOS CON UN GRUPO DE FOSFATO
Figura: Estructura de una pentosa, numeración de sus carbonos constituyentes y enlaces con base de nitrógeno y grupo fosfato.
Sin el elemento del grupo fosfato, los nucleótidos se convierten en nucleósidos.
Un nucleósido, de hecho, es una molécula orgánica, que se deriva de la unión entre una pentosa y una base nitrogenada.
Esta anotación sirve para explicar algunas definiciones de nucleótidos, que establecen: "los nucleótidos son nucleósidos que tienen uno o más grupos fosfato unidos al carbono 5".
Diferencia entre ADN y ARN
Los nucleótidos de ADN y ARN se diferencian entre sí, desde el punto de vista estructural.
La principal diferencia radica en la pentosa: en el ADN, la pentosa es desoxirribosa; en el ARN, por otro lado, es ribosa.
La desoxirribosa y la ribosa son diferentes para un solo átomo: de hecho, falta un átomo de oxígeno en el carbono 2 de la desoxirribosa (NB: c "es solo un hidrógeno), que, por el contrario, está presente en el carbono 2 de la ribosa (NB: aquí, el oxígeno se une a un hidrógeno, formando un grupo hidroxilo (OH).
Esta diferencia por sí sola tiene una enorme importancia biológica: el ADN es el patrimonio genético del que depende el desarrollo y funcionamiento adecuado de las células de un organismo vivo; El ARN, por otro lado, es la macromolécula biológica responsable principalmente de codificar, decodificar, regular y expresar los genes del ADN.
La otra diferencia importante entre los nucleótidos de ADN y ARN se refiere a las bases nitrogenadas.
Para comprender plenamente esta segunda desigualdad, es necesario dar un pequeño paso atrás.
Figura: Azúcares de 5 carbonos que forman los nucleótidos del ARN (ribosa) y del ADN (desoxirribosa).
Las bases nitrogenadas son moléculas de naturaleza orgánica que, en los ácidos nucleicos, representan el elemento distintivo de los diferentes tipos de nucleótidos constituyentes. De hecho, tanto en los nucleótidos del ADN como en los nucleótidos del ARN, el único elemento variable es la base nitrogenada. El esqueleto del grupo azúcar-fosfato permanece sin cambios.
Tanto en el ADN como en el ARN, las posibles bases nitrogenadas son 4, por lo que los tipos de nucleótidos, para cada ácido nucleico, son en total 4.
Dicho esto, volviendo a la segunda diferencia importante entre los nucleótidos del ADN y el ARN, estos dos ácidos nucleicos tienen en común solo 3 de 4 bases nitrogenadas. En este caso, adenina, guanina y citosina son las 3 bases nitrogenadas. Presentes en tanto el ADN como el ARN, la timina y el uracilo, por otro lado, son la cuarta base nitrogenada del ADN y la cuarta base del ARN, respectivamente.
Por lo tanto, aparte de la pentosa, los nucleótidos de ADN y los nucleótidos de ARN son los mismos para 3 de 4 tipos.
Clases de membresía de bases nitrogenadas
La adenina y la guanina pertenecen a la clase de bases nitrogenadas, conocidas como purinas. Las purinas son compuestos heterocíclicos aromáticos de doble anillo.
La timina, la citosina y el uracilo, por otro lado, pertenecen a la clase de bases nitrogenadas, conocidas como pirimidinas.Las pirimidinas son compuestos heterocíclicos aromáticos de un solo anillo.
OTRO NOMBRE DE NUCLEÓTIDOS DE ADN Y ARN
Los nucleótidos con azúcar desoxirribosa, es decir, los nucleótidos del ADN, toman el nombre alternativo de desoxirribonucleótidos, precisamente por la presencia del azúcar mencionado anteriormente.
Por razones similares, los nucleótidos con el azúcar ribosa, es decir, los nucleótidos del ARN, toman el nombre alternativo de ribonucleótidos.
- Adenina desoxirribonucleótido
- Desoxirribonucleótido de guanina
- Citosina desoxirribonucleótido
- Desoxirribonucleótido timina
- Adenina ribonucleótido
- Ribonucleótido de guanina
- Ribonucleótido de citosina
- Ribonucleótido de uracilo
Organización en ácidos nucleicos
Al componer un ácido nucleico, los nucleótidos se organizan en hebras largas, similares a las cadenas.
Cada nucleótido que forma estas hebras largas se une al siguiente nucleótido por medio de un enlace fosfodiéster entre el carbono 3 de su pentosa y el grupo fosfato del nucleótido inmediatamente siguiente.
LAS EXTREMIDADES
Las hebras de nucleótidos (o hebras de nucleótidos), que componen los ácidos nucleicos, tienen dos extremos, conocidos como el extremo 5 "(lea" primo de cinco extremos ") y el extremo 3" (lea "primo de tres extremos"). Por convención, los biólogos y genetistas han establecido que el "extremo 5" representa la cabeza de una hebra que forma un ácido nucleico, mientras que el "extremo 3" representa su cola.
Desde el punto de vista químico, el "extremo 5" coincide con el grupo fosfato del primer nucleótido de la cadena, mientras que el "extremo 3" coincide con el grupo hidroxilo (OH) colocado en el carbono 3 del último nucleótido.
Es sobre la base de esta organización que, en los libros de genética y biología molecular, las cadenas de nucleótidos se describen de la siguiente manera: P-5 "→ 3" -OH.
* Nota: la letra P indica el átomo de fósforo del grupo fosfato.
Papel biológico
La expresión de los genes depende de la secuencia de nucleótidos del ADN. Los genes son segmentos más o menos largos de ADN (es decir, segmentos de nucleótidos), que contienen la información esencial para la síntesis de proteínas. Compuestos por aminoácidos, las proteínas son macromoléculas biológicas, que juegan un papel fundamental en la regulación de los mecanismos celulares de un organismo.
La secuencia de nucleótidos de un gen dado especifica la secuencia de aminoácidos de la proteína relacionada.
